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什么是CPU内存控制器?

发布时间:2013-04-12

CPU内存控制器的简介

CPU内存控制器
CPU内存控制器

随着社会的发展,计算机在我们的生活中应用的作用越来越重要。 那计算机有哪些系统呢?其实计算机系统CPU内部控制内存在计算机上早已扮演了重要的角色了,下面我就来为大家讲解CPU内存控制器内容吧,重点说明CPU内存控制器的优缺点。

内存控制器是计算机系统内部控制内存并且通过内存控制器使内存与CPU之间交换数据的重要组成部分。内存控制器决定了计算机系统所能使用的最大内存容量、内存BANK数、内存类型和速度、内存颗粒数据深度和数据宽度等等重要参数,也就是说决定了计算机系统的内存性能,从而也对计算机系统的整体性能产生较大影响。

CPU内存控制器整合优缺点

优点

1.CPU内部整合内存控制器的优点,就是可以有效控制内存控制器工作在与CPU核心同样的频率上, 而且由于内存与CPU之间的数据交换无需经过北桥,可以有效降低传输延迟。这就如同将货物仓库直接搬到了加工车间旁边,大大减少了原材料和制成品在货物仓 库和加工车间之间往返运输所需要的时间,极大地提高了生产效率。这样一来系统的整体性能也得到了提升。

2.减轻北桥芯片的负担,由于CPU与内存的数据交换量在整个电脑数据交换中所占的比例较大,所以整合之后北桥芯片的工作量极大第减少,进而可以为SATA、PCI-E等其它数据交换通道提供更高效的支持。

缺点

CPU 内部整合内存控制器的最大缺点,就是对内存的适应性比较差,灵活性比较差,只能使用特定类型的内存,而且对内存的容量和速度也有限制,要支持新类型的内存 就必须更新CPU内部整合的内存控制器,也就是说必须更换新的CPU;例如AMD的K8系列CPU目前就只能支持DDR,而不能支持更高速的DDR2。而 传统方案的内存控制器由于位于主板芯片组的北桥芯片内部,就没有这方面的问题,只需要更换主板,甚至不更换主板也能使用不同类型的内存,例如Intel Pentium 4系列CPU,如果原来配的是不支持DDR2的主板,那么只要更换一块支持DDR2的主板就能使用DDR2,如果配的是同时支持DDR和DDR2的主板, 则不必更换主板就能直接使用DDR2。

CPU内存控制器
CPU内存控制器

集成CPU内存控制器

CPU内存集成内存控制器优点,CPU内存集成内存控制器有很多优点,比较突出的是三点:

第一CPU内部整合内存控制器

传统的计算机系统其内存控制器位于主板芯片组的北桥芯片内部,CPU要和内存进行数据交换,需要经过“CPU--北桥--内存--北桥--CPU”五个步骤,在此模式下数据经由多级传输,数据延迟显然比较大从而影响计算机系统的整体性能;而AMD的K8系列CPU(包括Socket754/939/940等接口的各种处理器)内部则整合了内存控制器,CPU与内存之间的数据交换过程就简化为“CPU--内存--CPU”三个步骤,省略了两个步骤,与传统的内存控制器方案相比显然具有更低的数据延迟,这有助于提高计算机系统的整体性能。

第二内存控制器同频于CPU频工作

CPU内部集成内存控制器可以使内存控制器同频于CPU频工作(现在CPU工作频率一般都在2G以上) 而北桥的内存控制器一般就要大大低于CPU工作频率 系统延时就更加少。

第三CPU内部集成内存控制器

CPU内部集成内存控制器 由于内存数据不经过北桥有效的降低了北桥的工作压力为北桥减低可负担。

CPU内部集成内存控制器是K8 CPU的一大设计亮点 就算是现在的扣肉虽然在总体性能上远远超过K8 但是在内存性能上扣肉相对于K8来说还是望尘莫及。
整合内存控制器的特征。

CPU内部整合内存控制器的优点,就是可以有效控制内存控制器工作在与CPU核心同样的频率上,而且由于内存与CPU之间的数据交换无需经过北桥,可以有效降低传输延迟。打个比方,这就如同将货物仓库直接搬到了加工车间旁边,大大减少了原材料和制成品在货物仓库和加工车间之间往返运输所需要的时间,极大地提高了生产效率。这样一来系统的整体性能也得到了提升。

CPU内部整合内存控制器的最大缺点,就是对内存的适应性比较差,灵活性比较差,只能使用特定类型的内存,而且对内存的容量和速度也有限制,要支持新类型的内存就必须更新CPU内部整合的内存控制器,也就是说必须更换新的CPU;例如AMD的K8系列CPU目前就只能支持DDR,而不能支持更高速的DDR2。而传统方案的内存控制器由于位于主板芯片组的北桥芯片内部,就没有这方面的问题,只需要更换主板,甚至不更换主板也能使用不同类型的内存,例如Intel Pentium 4系列CPU,如果原来配的是不支持DDR2的主板,那么只要更换一块支持DDR2的主板就能使用DDR2,如果配的是同时支持DDR和DDR2的主板,则不必更换主板就能直接使用DDR2。

通常,对于整个PC系统来说,我们往往只关注于CPU的主频、系统前端总线的频率、内存的工作频率和它们之间的总线带宽等,但是内存延迟对系统性能的影响也相当大。

那么,什么是内存延迟呢?通俗来讲,系统要对某些数据进行操作时,会由CPU发出指令,存储在硬盘里的数据将传送到内存里,由内存转送给CPU。但是通常内存控制器是集成在主板芯片组的北桥芯片内,数据经由多级传输,往往会产生一定延迟。因而CPU发出指令后并不能及时获得数据,对其并进行处理。内存延迟对系统性能有着重要的影响,目前内存系统的总体延迟大约为120~150ns,在这段时间内CPU所能做的只有等待。因而,尽可能的降低内存延迟无疑对系统性能的提升有着莫大的帮助。传统的处理器要和内存进行数据交换,需要经过“CPU-北桥-DIMM-北桥-CPU”。而处理器内核整合内存控制器,进程就会简化为“CPU-DIMM-CPU”,省略了两个步骤。

这恐怕是AMD 64位处理器在目前的32位应用环境下也能表现出强劲性能的主要原因之一。处理器内部集成内存控制器的好处,就是可以有效控制内存控制器工作在与处理器核心同样的频率上,而且由于内存与处理器之间的数据传输无需经过北桥,可以有效降低传输延迟。打个比方,这就如同将货物仓库直接搬到了加工车间旁边,大大减少了原材料/制成品在货物仓库和加工车间之间往返运输所需时间,极大地提高了生产效率。这样一来系统的整体性能也得到了提升。在实际测试中,Athlon 64等待内存数据的时钟周期比Athlon XP减少了30~40%,带来系统整体性能的提升高达25~30%。

整合内存控制器虽然可以达到高宽带和低延迟,但是其升级换代不就成了一个大问题吗?通常,如果一种新的内存标准推出,芯片组厂商可以直接开发支持新内存的芯片组来支持。而内存控制器整合到处理器核心中,就造成升级的困难,因为改一下支持内存的规格就需要改内核。但就目前的情况来看,这个疑虑似乎可以打消了。

发展方向将内存控制器整合到CPU内部显然是今后的发展方向,而且其技术也会越来越完善。以后Intel也推出整合内存控制器的CPU的产品。

内存和内存控制器之间是什么总线传输的?


系统总线又叫做前端总线,是指连接CPU与内存、显卡、硬盘以及其它与CPU有数据交换的设备的线路通道,系统总线由芯片组控制,各种硬件设备的数据经过芯片组汇集之后再传输给CPU处理,而CPU处理完之后的数据也需要经过芯片组传递回给各种硬件设备。

原来总线控制器在北桥内,现在intel的CPU集成了北桥。

CPU的内存控制器与内存条频率的关系?

内存延迟由两部分构成,一个是CPU和内存之间的通信延迟,还有一个是内存的内部延时。

如果CPU和内存的频率不一致,通信的频率会降低到二者中最低的一个频率,那么,这个频率就影响了通信延迟。比如支持1333的CPU插了1866的内存,二者仍然以1333的频率进行通讯。但信息到了内存里面,就会升频至1866进行处理,包括存储、刷新等等活动,都以1866的频率进行,因为内存的内部操作和CPU无关。这个频率影响了内存的内部延时。只要你的内存频率越高,内存内部延迟就越低,但通信延时是基本不变的。

总之,CPU内存控制器决定了计算机系统的内存性能,对计算机系统的整体性能产生较大影响。相信大家通过今天的了解能对CPU内存控制器的知识了解越来越深入了,希望本文能对大家的工作有一定的指导作用。

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